Medische elektrotechniek

Medische elektrotechniek

Citation for published version (APA):

Beneken, J. E. W., Blom, J. A., Stapper, M., & Leliveld, W. H. (1986). Medische elektrotechniek. (BMGT info; Vol. 12), (BMGT; Vol. 86.093). Projektburo voor Biomedische en Gezondheidstechnologie.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1986 Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

ARP

02

BMG

/2

Info

12

Inhoudsopgave

Biomedische en gezondheidstech-nologie: inleiding 2 Medische Elektrotechniek: onderzoek en onderwijs 3 Drie onderzoekprojekten - Servo-anesthesie 4 - Afbeeldingstechnieken 6

- Instrumentatie ten behoeve van

gehandicapten 10

Kontakten en samenwerkingen 12 Metingen in de Geneeskunde:

kolleges 12

Medewerkers/sters van de vakgroep 13

Inleiding

Toepassingsgebieden voor tech nolo-gische kennis en vaardigheden zijn er in de maatschappij veel te beden-ken, bijvoorbeeld technologie in de. gezondheidszorg. Zo'n twintig vak-groepen, verdeeld over aile afdelin-gen van de THE, houden zich bezig met onderzoek en onderwijs op dit gebied. Het totale BMGT-gebeuren steunt op deze vakgroepen.

Biomedische en gezondheidstech-nologie vormt een multidisciplinair toepassingsgebied tussen gezond-heidszorg en techniek dat wordt gedefinieerd als: aile aktiviteiten waarbij natuurwetenschappelijke en technologische kennis en vaardighe-den worvaardighe-den gebruikt en aangevuld voor probleemstellingen uit de ge-zondheidszorg en biologie. Dit kan zijn materialenonderzoek t.b.v. kunstorganen en -Iedematen, het ontwikkelen van nieuwe diagnosti-sche, therapeutische of revalidatie-apparatuur, maar ook het ontwikke-len van organisatiemodelontwikke-len voor instellingen van gezondheidszorg. Kortom, er zijn legio uitgangspunten om technologische kennis toe te passen in de gezondheidszorg. Deze brochure geeft een beeld van de BMGT-gerichte aktiviteiten vanuit de vakgroep Medische Elektrotech-niek (EME) binnen de afdeling der Elektrotechniek.

Het BMGT-onderzoek aan de THE is ondergebracht in een drietal pro-gramma's:

- Technologie rond Vitale Funkties (TVF)

- het Ziekenhuis Research Projekt (ZRP) en

- Perceptieve Informatieverwerking in wisselwerking met apparatuur en programmatuur.

Het BMGT-onderwijs aan de THE bestaat uit een dertigtal medisch-technische keuzevakken verzorgd door de verschillende vakgroepen, welke door studenten uit aile afde-lingen kunnen worden gevolgd. Voor studenten is het ook mogelijk om binnen iedere afdeling van de THE de studie met een specialisatie of aksent op medische technologie af te ronden. Bij de afdeling Werk-tuigbouwkunde bestaat reeds een formeel goedgekeurde variant W van de vrije studierichting biomedi'-sche technologie.

De zorg voor onderlinge samenhang van aile BMGT -aktiviteiten -waar mogelijk en gewenst- wordt gedra-gen door de beleidskommissie BMGT met een daarbij behorend projektburo BMGT.

Naast de afstemming tussen de afdelingen zorgt de beleidskommis-sie ook voor een afstemming van de BMGT-aktiviteiten met het THE-instellingsbeleid voor onderwijs en onderzoek.

Landelijk vindt weer afstemming plaats tussen de 3 TH's en TNO in het Inter-Centra-Overleg BMT (ICO-BMT) en in het

Inter-Universitair-Overleg (IUO-BMT) dat samenge-steld is uit het ICO, uitgebreisl met de medische fakulteiten en akade-mische ziekenhuizen.

Medische

Elektrotechn iek

Aan het eind van de 6o-er jaren werd aan de Technische Hoge-school Eindhoven de buitengewone leerstoel Medische Elektrotechniek ingericht als versterking van de toen al bestaande aktiviteiten op biome-disch gebied. In 1976 werd de leerstoel omgezet in een gewone leerstoel. De vakgroep Medische Elektrotechniek (EME) is in 1980 opgericht. waarmee een groot deel van het biomedisch-technisch on-derzoek en onderwijs, zoals dat binnen de vakgroep Meten en Rege-len bestond, werd gebundeld. EME is een van de dertien vakgroe-pen binnen de afdeling der Elektro-techniek van de TH Eindhoven, die samen een omvangrijk vakgebied bestrijken. Aan de TH Eindhoven is een opsplitsing in drie onderwijs-stromen gemaakt:

De informatie- en kommunikatie-techniek en de energiekommunikatie-techniek en elektrofysika zijn er twee. Medische Elektrotechniek wordt tot de derde stroom, de regel- en systeemtech-niek, gerekend, hoewel ook een nauwe verwantschap met de informatie- en kommunikatietech-niek bestaat.

Doelstelling van de vakgroep Medi-sche Elektrotechniek is: 'het introdu-ceren van die technologische kennis en hulpmiddelen in de gezondheids-zorg waarvan een nuttig effekt, direkt of indirekt, op het welzijn van de patient verwacht mag worden'.

Zowel aan de technologische als aan de gezondheidszorgzijde wordt deze doelstelling afgebakend. Het onderzoek zal (vooralsnog) 'zorg'-gericht zijn. Dit betekent dat het klinische werk centraal staat en dat inbreng vanuit klinische research essentieel is.

De technologische inbreng zal in hoofdzaak vanuit de elektrotechniek geleverd worden: fysika en meet-techniek, modelbouw en systeem-theorie, instrumentatie, elektronika, kommunikatietechniek, dataverwer-king en -display, regeltechniek. Daarnaast is zeker ook inbreng vanuit de ergonomie noodzakeljjk. De onderzoek-aktiviteiten van de vakgroep Medische Elektrotechniek bestrijken een groot gebied: patien-tenbewaking, afbeeldingstechnie-ken en kommunikatiehulpmiddelen voor gehandicapten. De vraagstellin-gen zijn ontleend aan de gezond-heidszorg, terwijl de werkwijzen voornamelijk steunen op de Elektro-techniek, momenteel met name de informatietechnologie, signaalbe- en verwerking, elektronika, regel- en systeemleer, 'expert systems', etc. Veel van de onderzoeken worden gedaan in nauwe samenwerking met ziekenhuizen,

revalidatie-inrichtingen en met de industrie, dit alles zowel nationaal als internatiaal. Verschillende buitenlandse on-derzoekers hebben in de afgelopen jaren tijdelijk bij de vakgroep EME

gewerkt. De omgekeerde stroom van medewerkers en studenten komt op gang.

De onderwijs-aktiviteiten van de vak-groep Medische Elektrotechniek z;jn nauw verweven met het onder-zoek. Door de breedheid van het onderzoekterrein biedt de vakgroep aan studenten en promovendi met onderling verschillende

elektrotech-nische kennispakketten en interes-sen de mogelijkheid hun vermogens te toetsen om deze kennis toe te passen op medisch-technische vraagstellingen. Daarbij staat de ge-dachte centraal, dat het voor toe-komstige ingenieurs noodzakel1jk is te hebben leren werken aan multi-disciplinaire problemen. Het buiten de grenzen van het eigen vakgebied kunnen kijken en daar een probleem kunnen signaleren, wordt als essen-tieel beschouwd. Dit probleem moet kunnen worden vertaald naar een elektrotechnische probleemstelling, vervolgens opgelost en daarna te-rugvertaald kunnen worden. Het kunnen maken van deze vertaalslag is een fundamentele onderwijsdoel-stelling van de vakgroep Medische Elektrotech n iek.

Het aantal afstudeerders in de rich-ting Medische Elektrotechniek tot eind 1985 bedraagt 90. Het aantal stagiairs zal ongeveer twee-en-een-half maal zoveel zijn.

Servo- anesthesie

Tijdens operaties is het de anesthe-sist die ervoor zorgt dat de patient geen pijn voelt, buiten bewustzijn is en dat de spieren verslapt zijn. Daarbij moet de konditie van de patient voortdurend bewaakt en zo-nodig bijgesteld worden. De patient-gegevens worden ieder 5

a

10

minuten vastgelegd in het zgn. anes-thesieverslag. Oat is een veelomvat-tende taak, waarvan de werklast afhangt van het soort operatie en het stadium waarin de operatie zich bevindt. Binnen de vakgroep Medi-sche Elektrotechniek heeft men zich ten doel gesteld na te gaan in hoeverre het zinvol en mogelijk is om deze taken te automatiseren om daarmee

- ongelukken te voorkomen

- de arts te ontlasten van een aantal routinehandelingen

- beter te kunnen voorspellen welke medicijnen toegediend moeten wor-den tijwor-dens de operatie.

Bewaken en registreren

Met betrekking tot het signaleren en analyseren van de konditie van de patient krijgt de anesthesist te maken met een grote hoeveelheid meetwaarden. De op een aantal plaatsen gemeten bloeddrukken en de daaruit berekende gegevens over de pompfunktie van het hart, beade-mingsgrootheden en temperaturen vormen daarvan de belangrijkste groep. De gegevens worden echter op een weinig ordelijke manier

ge-presenteerd over verschillende, ver-4

spreid staande instrumenten. Boven-dien ontbreekt een tijdige

alarmering. Daardoor is het erg moeilijk om de oorzaken te vinden van optredende afwijkingen in de toestand van de patient, waardoor voor de patient van levensbelang zijnde tijd verloren kan gaan. Door deze grote hoeveelheid gege-vens en de wisselende werklast is het ook vrijwel onmogelijk om het anesthesieverslag voldoende nauw-keurig en volledig bij te houden tijdens de operatie. Juist in kritieke momenten is de anesthesist volledig op de patient gericht, toch is juist dan het verslag het meest nodig. Om aan de problemen met betrek-king tot bewabetrek-king en registratie tegemoet te komen werd het Data Acquisitie en -Display Systeem, kort-weg DADS, ontworpen dat:

- (maximaal 50) gegevens presen-teert op twee beeldschermen, - dat tijdig alarm geeft bij plotse-linge aanhoudende afwijkingen, - en tevens de meetwaarden auto-matisch vastlegt in een anesthesie-verslag, ongeveer zoals de zwarte doos in vliegtuigen de vluchtgege-vens opslaat.

Via een toetsenbord kan de anesthe-sist nog informatie toevoegen, bij-voorbeeld over toegediende medicij-nen.

Met name bij het vinden van een geschikte manier om de verschil-lende gegevens overzichtelijk te

pre-senteren is de inbreng vanuit de erg-onomie belangrijk geweest. Andere vakgebieden die een belangrijke rol hebben gespeeld bij het ontwerp zijn: - meettechniek: de aan de patient verrichte metingen moeten worden geanalyseerd en ontdaan van storin-gen.

- computertechniek: de drie compu-ters in het systeem moesten ingrij-pend worden gewijzigd voor ze geschikt waren voor hun taak - in1ormatika: de programmatuur voor het systeem moest zelf ontwik-keld worden

Het Data Aquisitie- en Display

systeem: belangrijke patH:intgegevens over-zichtelijk bijeen en tijdige alarmering bij afwijkingen.

- ergonomie: de aangeboden infor-matie is pas effektief als snelle herkenning van belangrijke gebeur-tenissen mogelijk is

- regeltechniek: wordt in de toe-komst steeds belangrijker als het systeem oak automatische regelin-gen gaat verzorregelin-gen

- anesthesiologie: uiteraard

Het systeem is in een operatiekamer van het Akademisch Ziekenhuis Lei-den getest. Aan de hand van de opdrachten die anesthesisten intoet-sen wordt bekeken of het systeem voldoende gebruikersvriendelijk is, d.w.z. dat men er in deze vorm goed mee overweg kan, of aile mogelijk-heden van het systeem ook worden gebruikt en of DADS inderdaad

Conventionele - en Servo-anesthesie Meting aan de patient

Regelaar

~' / '

Kennis over patient

bijdraagt aan de kwaliteit van de anesthesie en de veiligheid van de patient.

Het is de bedoeling dat hieruit een algemene methode wordt afgeleid am oak andere bewakingsmethoden te evalueren. Dit onderzoek wordt gesteund door de Stichting Techni-sche Wetenschappen en de indu-strie.

Automatiseren

Een volgende stap in het onderzoek richt zich op het mogelijk automati-seren van de routinehandelingen am de konditie van de patient op het gewenste nivo te houden. De opzet daarbij is, am een computer als regelaar in te schakelen.

~----~~~:~~*-'---~

(Kennis over patient)

Dil schema loon I (in de gearceerde gedeelten) welke informatiekanalen extra nodig ziin om

over Ie kunnen gaan van conventionele- naar servo-aneslhesie.

Op basis van metingen aan de patient wordt een computermodel opgesteld dat het gedrag van de patient zoveel mogelijk nabootst en daarover voorspellingen kan doen. Verandert de toestand van de patient tijdens de narkose dan wordt het model bijgeregeld. De arts specifi-ceert het doel van de regelingen. b.v. de grenswaarden waarbinnen de kon-ditie van de patient moet blijven. Met de gegevens over de patient die in het model liggen opgeslagen kan de re-gelaar de beste therapie berekenen die tot dit doel leidt.

De kwaliteit van het model is daarbij echter heel belangrijk. De regelaar moet de kwaliteit van het model kennen, zodat deze de regelakties daarop kan afstemmen b.v. door 'voorzichtig' te regelen of de rege-ling aan de arts over te laten bij een slecht model.

Bij het begin van de operatie zal het model wellicht de gemiddelde patient-nabootsen, maar door het

be-schikbaar worden van meetgege-vens aan de patient zal het model zich steeds beter aan de patient aanpassen, waardoor de regelaar steeds beter zal kunnen werken. Het 'vangen' van patientgedrag in een computermodel is dus van essen-tieel belang.

De betekenis van metingen aan het centrale en perifere zenuwstelsel is met de snel toenemende technische mogelijkheden op dit gebied de

laatste jaren sterk gestegen. In een onderzoeksprojekt dat verwant is aan het anesthesie-onderzoek, wordt nagegaan in hoeverre nieuwe en reeds bestaande analysemetho-den van metingen aan het zenuw-stelsel een maat opleveren voor de diepte van de anesthesie.

6

Ultrasone

afbeeldingstechnieken

Inleiding

Ultrageluid is geluid met een zeer hoge frequentie (toonhoogte): voor het menselijk oor niet meer waar-neembaar, maar wei bruikbaar om metingen mee te doen. Ultrasone geluidsgolven worden ondermeer toegepast om voor medische doel-einden afbeeldingen te maken van (del en van) het menselijk lichaam. Wanneer een ultrageluidssignaal in menselijk weefsel wordt uitgezon-den, wordt een deel daarvan terug-gekaatst (echo), een deel wordt door het weefsel geabsorbeerd en een deel komt er aan de andere kant na kortere of langere tijd weer uit (transmissie). De mate van ge-luidsabsorptie en -transmissie zijn voor elk soort weefsel verschillend. Men kan deze verschillen meten en ze gebruiken om er een afbeelding mee te maken, waarin de verschil-lende weefsels bijv. verschilverschil-lende kleuren hebben.

Vergeleken met bijv. rontgenopna-men heeft het afbeelden met ultra-geluid het voordeel dat het volko-men ongevaarlijk is voor de patient, althans in de sterkte, die nodig is

v~~r het maken van een afbeelding.

Doe/.

De meeste ultrasone afbeeldingsapparatuur werkt net als bijv. radar -met echo·s. De teruggekaatste echo's worden gemeten en omgere-kend tot een afbeelding. De appara-tuur die daarvoor nodig is, is echter uitgebreid en dus kostbaar.

De vakgroep EME richt haar onder-zoek op het maken van ultrasone afbeeldingen via het principe van de geluidstransmissie. Doel van dit on-derzoek is om, op basis van dit principe. een eenvoudig en goed-koop apparaat te ontwerpen, dat voor algemeen klinisch gebruik ge-schikt is om afbeeldingen te maken van dwarsdoorsneden van delen van het menselijk lichaam. Uit de resul-taten, die met een experimentele opstelling zijn verkregen, blijkt, dat het zeer goed mogelijk is om, met behulp van een personal computer (de Apple II) en een betrekkelijk klein aantal onderdelen, redelijk nauwkeurige afbeeldingen te maken binnen korte tijd. Zoals ge-zegd, zijn de (locale) geluidssnel-heid en de (locale) geluidsabsorptie de variabelen die de daarvoor beno-digde informatie leveren.

Geluidssnelheid.

Om de geluidssnelheid te kunnen meten gebruikt men (tekening 1) twee transducers A en B (dat zijn apparaatjes die een elektrisch sig-naal omzetten in geluid of omge-keerd). Deze zijn tegenover elkaar op dragers bevestigd, waarmee zowel een zijdelingse, als een om-trekkende beweging om het

at

te beelden object kan worden ge-maakt. Dit gebeurt mechanisch met zgn. stappenmotoren: elke stap van zo'n motor komt overeen met 0,1 mm zijdelingse of 0,1 graden om-trekkende beweging.

Een ultrageluidssignaal of -puis wordt door het af te beelden voor-werp heen van A naar B gezonden. De tijd die het signaal daarvoor nodig heeft (Iooptijd) wordt geme-ten. Door nu de transducers gelijk-tijdig langs het object te bewegen, wordt een lineaire dwarsdoorsnede gemaakt, hetgeen een beeld van de verschillende looptijden oplevert (zie tekening 2). De meetwaarden wor-den in de computer opgeslagen. Deze metingen worden herhaald vanuit verschillende hoeken t.o.V. het voorwerp, zodat men kruisdoor-sneden krijgt. Met behulp van 'gefil-terde terugprojectie' - een reken-techniek die ondermeer ook in de rontgenscanning wordt toegepast -kan daarna voor elk punt in het voorwerp uit de gemeten looptijden

Omtrekkende beweging~

/ ...

~>?~\

~~-"l

Tekening 1. Tekening 2. .A Zijdelinge beweging

Gemeten looptijden Een scan wordt vanuit leveren een dergelijk verschillende

beeld, richtlijnen gedaan.

de bijbehorende geluidssnelheid bere-kend worden. De personal computer berekent zo'n afbeelding in termen van geluidssnelheidsverdeling, na beeindiging van de metingen, in ongeveer 20 minuten.

Betrouwbaar meten.

Om de meting de benodigde nauw-keurigheid te geven, wordt de loop-tijd op elk punt van de zijdelingse beweging herhaaldelijk gemeten (gemiddeld 400 keer). Dit is moge-lijk door het signaal te laten 'rond-zingen'. Hiermee wordt het volgende bedoeld.

Het signaal, dat van de ontvangende transducer komt, wordt eerst ver-sterkt en dan wordt in dit signaal, door voortdurend meten van de sterkte ervan, het moment van aan-komst van een ultrageluidspuls vast-gesteld. Zodra de aankomst van zo'n puis is gedetecteerd, wordt de

Object B A

~'rn"'k'~'''I"J

[J L~

rl

Drempel Puls-

.,L

l

IJ.r

vormerl

1;\(

Detectie '.

I

va[begin puis Tijds- - - - _ ... blokkade Tekening 3.

$

, :::l 0 0 . tiE .- 0 :2:0

Absorptie- Disk Monitor meter

zendende transducer elektrisch ge-prikkeld tot het uitzenden van een nieuwe ultrageluidspuls (tekening 3). Op deze manier blijft de puis rond-gaan met een frequentie (ongeveer 10.000 keer per seconde), die uitslui-tend bepaald wordt door de looptijd tussen de transducers en de elektro-n ische vertragielektro-ng (welke coelektro-nstaelektro-nt is). De looptijd voigt dus uit het gemiddelde van ongeveer 400 maal rondzingen en heeft een relatieve nauwkeurigheid van 0,1%.

Om te voorkomen, dat valse signa-len de meting wisigna-len verstoren door ook automatisch mee te gaan rond-zingen, is een tijdsblokkade inge-bouwd: na het zenden van een ultrageluidspuls is de doorgang tus-sen de ontvangende en de zen-den de transducer gedurende ruim de helft van de te verwachten looptijd geblokkeerd. Een vals sig-naal zal daardoor binnen zeer korte tijd in de blokkade vallen en verder geen effect meer hebben.

Ge/uidsabsorptie.

Geljjktijdig met de meting van de geluidssnelheid, wordt ook gemeten hoe sterk het voorwerp de geluids-golven opneemt.

Elk weefsel absorbeert ultrageluid, maar de mate waarin is voor elk soort weefsel verschillend. Wei geldt algemeen, dat hoe hoger de uitge-zonden geluidsfrequentie, hoe ster-ker ook de absorptie. Dus zullen, als een ultrageluidspuls door een weef-sel gaat, de lage frequenties er wat

gemakkelijker doorkomen dan de hoge. Daarom zal bij ontvangst van de puis zjjn gemiddelde frequentie wat lager zijn geworden, dan hij bij het zen den was. Hoe groter de absorptie van geluid in het weefsel, hoe groter ook het verschil zal zijn tussen de geluidsfrequentie bij het zenden en die na ontvangst.

Dit verschi I wordt gemeten door het tijdsinterval vast te stellen tussen twee 'nuldoorgangen' van een ont-vangen ultrageluidspuls. Nuldoor-gangen zijn de momenten waarop de geluidsgolf, zoals afgebeeld in tekening 4, de nul-ljjn passeert. Hoe lager de frequentie, hoe langer een golf duurt en hoe langer dus ook het tjjdsinterval dat zal worden ge-meten. Deze gemeten tijdsintervallen worden ook in de computer opge-slagen. Uit de gegevens kan dan, na afloop van de meting, een tweede afbeelding - in termen van

geluids-Nuldoorgangen

absorptie - worden berekend.

Resultaten.

Met de proefopstelling zijn metingen gedaan op losse organen van dode dieren, zoals varkensharten, -nieren en -levers, en op een fantoom. Dit fantoom bestaat uit een cylinder van het materiaal agar-agar (een soort gelatine), waarin gaten zitten van verschillende diameters. In deze gaten kunnen precies passende in-zetstukken geplaatst worden. Deze inzetstukken bestaan ook uit agar-agar, doch er is de stot propanol (een soort alcohol) aan toegevoegd, waardoor de geluidssnelheid anders wordt. Deze verandering is exact bekend, zodat dit fantoom zich

Het fantoom

Deze atbeeldingen zijn gemaakt door de looptijd te meten die een ultrage/uidssig-naa/ nodig heett om, door het object heen. van de zendende naar de ontvangende transducer te komen.

uitstekend leent voor het testen van de uitkomsten van de metingen. Bij het meten met de proefopstelling kan men verschillen in samenstel-ling van het voorwerp herkennen die tot 1 mm klein zijn, althans in de lengterichting van de

ultrageluid-Varkenshart

puis. In de dwarse richting is de minimaal herkenbare afmeting af-hankelijk van de doorsnede van de puis. Deze is 3 a 4 mm. Dit leidt ertoe, dat in de uiteindelijke afbeel-ding voorwerpen tot ongeveer 2 mm klein nog kunnen worden gezien.

~

Zacht gekookt ei

o

Varkensnier

In de toekomst zal dit nog kunnen worden verbeterd.

Vooruitzichten.

Mogelijkheden voor toepassing van de opstelling liggen bijvoorbeeld in de mammografie (borstkanker-o 5cm I I I I I I Varkenshart o Varkenshart

onderzoek), vanwege de grote con-trasten in geluidssnelheid die kwaadaardige borsttumoren te zien geven.

Een onderwerp, dat nog bestudeerd wordt, is het afbeelden van lichaams-delen met bot erin, dit met

het oog op het kunnen afbeelden van structuren in de extremiteiten: handen, voeten, arm en en benen. Bot heeft de eigenschap om geluids-golven sterk te weerkaatsen en te absorberen en is daarom (nu nog) moeilijk via het principe van ultrage-luidstransmissie af te beelden. Een andere vraag is, of 'gefilterde terug-projectie' - binnen de gestelde be-perkingen, dat de opstelling zo eenvoudig mogelijk moet zijn - wei de beste methode is om uit de gegevens van de metingen afbeel-dingen te reconstrueren.

I nstru mentatie ten

behoeve van

Gehandicapten

Sinds 1968 wordt binnen de afdeling der Elektrotechniek apparatuur ont-wikkeld ten behoeve van gehandi-capten. Het gaat om kleinere en grotere projecten, waarvan de vraag-stelling zeer divers is. De doelstel-ling daarbij luidt in het algemeen: Het ontwikkelen van speciale nieuwe, en/of het aanpassen van bestaande, elektrische en elektroni-sche apparatuur die een rol kan spelen in de kommunikatie tussen een gehandicapte en zijn of haar omgeving. Kommunikatie moet daarbij ruim worden opgevat, zoals uit de voorbeelden zal blijken. Dit onderzoek is vaak zeer toepas-singsgericht. De vraag naar aanlei-ding waarvan een deelprojekt wordt gestart komt doorgaans van een gehandicapte zelf, van de verzor-gers, de behandelende arts, of van revalidatiecentra. Zo'n individuele vraag staat echter vaak model voor een meer algemeen ervaren pro-bleem dat om een oplossing vraagt. Wanneer een projekt tot een kon-krete oplossing komt wordt daarom getracht het bedrijfsleven hiervoor te interesseren, zodat zoveel mogelijk gehandicapten direkt kunnen profi-teren van de onderzoekresultaten. Oit betekent dat oplossingen in de vorm van prototypen vereist zijn, aan de hand waarvan een nul-serie voor evaluatiedoeleinden kan wor-den vervaardigd.

De genoemde specialisatie van de

projektgroep 'instrumentatie ten be-hoeve van gehandicapten' in appara-tuur met kommunikatie-aspekten heeft geleid tot de oprichting van de interafdelingswerkgroep Communi-catiehulpmiddelen voor gehandicap-ten, waarin EME op dit gebied samenwerkt met het Instituut voor Perceptie Onderzoek. Tevens wordt op grond van specifieke deskundig-heid een bijdrage geleverd aan de ministeriele werkgroep Revalidatie Motorisch Gehandicapten, aan twee gebruikerskommissies van de Stich-ting Technische Wetenschappen en aan een werkgroep van de Europese Gemeenschap.

Voorbeelden

Teneinde u een duidelijker beeld te geven van het werk van de projekt-groep 'Instrumentatie voor gehandi-capten', volgen hier een aantal beschrijvingen van projekten die binnen de vakgroep en in de

inter-Foto 2. Bij het antwerp van de spraakver-sterker is ook gelet op kosmetische aspek-ten: het hu/pmiddel is klein, niet opvaflen en eenvoudig te gebruiken.

afdelingswerkgroep zijn of worden uitgevoerd.

Een gelaryngectomeerde - iemand waarbij operatief het strottenhoofd verwijderd is - kan met zijn mOOe-mensen aileen maar 'praten' door een hoeveelheid lucht in te slikken en hiermee, samen met slokdarmbe-wegingen, de menselijke spraak te imiteren. Na een ruime trainingsperi-ode lukt dit heel aardig in een rustige omgeving.

Problemen doen zich voor wanneer deze mensen behoefte hebben aan meer 'stemvolume'. Dan is hun 'Iuchtreserve' snel uitgeput en raken ze dus ook snel vermoeid. Het resultaat is, dat ze hun konversatie dan staken en daarmee in een nagenoeg volledig isolement raken. Voor een patient in Eindhoven werd een kleine spraakversterker bouwd, die zeer goed voldoet, ge-tuige de enthousiaste reakties van

Foto 3. Met de monoseiector kunnen a.m. afstandsschakeiaar en iichtdimmers be-diend worden.

behandelende medici. Het is een zeer eenvoudig, relatief goedkoop hulpmiddel dat sinds enige tijd met succes op de markt wordt gebracht. - De monoselector is een aangepast afstandbedieningssysteem waarmee ernstig lichamelijk gehandicapten tot maximaal 16 apparaten met een druktoets kunnen bedienen. Zaken als gordijnen sluiten of openen, het bedienen van radio en TV of lampen aan - en uitdoen kan men met de monoselector onafhankelijk van der-den, b.v. vanuit bed zelf doen. Blindheid is nog steeds een van de meest gevreesde latere komplikaties van een jaren bestaande suiker-ziekte. Nederland telt 500.000 diabe-ten waarvan er 100.000 afhankelijk zijn van insuline. 10.000 van hen zijn visueel gehandicapt. Om het daze groep mensen mogelijk te maken zelfstandig het bloedglucosegehalte te be palen om daarmee hun

insuli-Foto 4. De aangepaste gluoosemeter

be-staat utt drie de/en: Een bloedprik apparaat (links), de meter zeit, en een lufdspreker (rechts).

nedosering vast te kunnen stellen, is de Reflotalk ontwikkeld. Nadat met een aangepaste prikautomaat een druppel bloed op een strip is aange-bracht en daze strip in een glucose-meter is gestoken, vertelt de aan de glucosemeter gekoppelde Reflotalk, die is voorzien van een spraakchip, hoe hoog het suikergehalte van het bloed is.

- lift indicator: een spraakchip met microprocessor is ook toegepast in dell '-piccolo': een sprekende lift-indicator die bij het bedienen van de drukknoppen vertelt of de lift buiten dienst is of naar welke etage men gaat en vervolgens bij het openen van de deuren, op welke etage men zich bevindt.

- spraakherkenning. Een onderzoek naar de mogelijkheden voor het realiseren van een goedkope spraak-herkenner is gestart. Het doel is zo'n spraakherkenner toe te passen in hulpmiddelen voor gehandicapten die de meeste motorische funkties missen, maar nog wei over hun stem beschikken. Te denken valt aan het bedienen met spraak van allerlei elektrische apparatuur in de direkte omgeving van de gehandi-capten. Eerder onderzoek heeft aan-getoond dat dit mogelijk en zinvol is. De prijs en de omvang van bestaande spraakherkenningssyste-men zijn tot nu toe nog een obsta-kel voor toepassing.

Uit literatuuronderzoek is gebleken dat er maar een moge!ijkheid is om een goedkope spraakherkenner van voldoende kwaliteit te realiseren. Een essentieel onderdeel (de SP-1000 IC van General Instruments) is nog maar kort op de markt en de informatie hierover is nog zo be-perkt dat eerst grondige evaluatie van dit IC nodig is.

Een tweetal projekten dat binnen de interafdelingswerkgroep 'Communi-catiehulpmiddelen voor gehandicap-ten' uitgevoerd wordt heeft ook met spraak te maken.

- Een onderzoek heeft als doe I ergonomisch verantwoorde appara-tuur te ontwikkelen waarmee spraakgehandicapten hun bood-schap via kunstmatige spraak kun-nen weergeven. Nagegaan wordt hoe een flexibele spraaksynthese met behulp van bouwstenen (spraakklanken) gebruikt kan wor-den voor de dagelijkse kommunika-tie. Een eerste orienterend onder-zoek is samen met het Instituut voor Revalidatievraagstukken verricht naar de praktijkbehoeften en de benodigde boodschappen. Een eer-ste proefapparaat van zo'n draagbare boodschappengenerator is voorzien van een uitwisselbare set bood-schappen. Verder onderzoek zal zich ook richten op het vinden en toet-sen van aangepaste bedieningssys-temen.

- Het tweede projekt beoogt om bestaande keukenweegschalen met digitale uitlezing aan te passen door middel van kunstmatige spraak voor gebruik door visueel gehandicapten.

12

Kontakten en

samenwerkingen

De vakgroep EME heeft kontakten met diverse universitaire instellingen en onderzoekinstituten. Aan afstu-deerders en stagiair(e)s kan daar-door soms de mogelijkheid worden geboden om buiten de TH Eindho-ven een stage of afstudeeropdracht aan te nemen.

Kontakten zijn er ondermeer met: De Rjiksuniversiteit Limburg, de Katholieke Universiteit Nijmegen, de Erasmus Universiteit Rotterdam, in de Verenigde Staten de Universiteit van Florida, Gainsville, bovendien het Instituut voor

Perceptie-Onderzoek Eindhoven en de Katho-lieke Hogeschool Tilburg.

In het kader van de samenwerkings-overeenkomst tussen de Technische Hogeschool Eindhoven en de

Katholieke Hogeschool Tilburg wordt momenteel een promotie-onderzoek verricht naar de mogelijkheid de storende invloed van oogbewegin-gen in het Elektro Encefalogram (EEG) te elimineren.

De vakgroep is verder betrokken in een aantal interafdelingsprojekten binnen de TH waaronder het onder-zoek naar het ontwerp van kunstma-tige vliesklepprothesen (populair ge-zegd: hartkleppen).

Kolleges

Metingen in de geneeskunde I

Dit kollege behandelt een aantal meetmethoden uit de geneeskunde, die betrekking hebben op het meten van bio-elektrische verschijnselen in de mens.

Onderwerpen:

fysiologie en eigenschappen van de cel;

prikkeling van membranen van zenuw- en spiercellen;

zenuwen als informatiekanalen; de werking van zintuigen; prikkeloverdracht van eel op cel; cardiografie, elektro-encephalografie, elektro-myografie; storingen, elektromedische veilig-heidsaspekten.

Metingen in de geneeskunde 11

Dit kollege behandelt een aantal meetmethoden uit de. geneeskunde, die betrekking hebben op het meten van niet elektrische grootheden in de mens.

Onderwerpen:

fysiologie en meetmethoden betref-fende de ademhaling: longmecha-nica, long-funktiebepalingen, ademgas-analyse;

fysiologie en meetmethoden bet ref-fende de circulatie: het meten van bloeddruk, bloedvolume en bloed-stroomsnelheid;

medische afbeeldingstechnieken: theorie en toepassingen;

patientbewaking: meten en meetsys-temen, beslissen, therapeutische hulpmiddelen, toepassingen.

Medewerkers

Vakgroep Medische Elektrotechniek per 1 januari 1986.

Hoogleraar:

Prof.dr.ir J.E.W. Beneken.

Sekretaresse: S.E.W.M. van Deurzen.

Projektgroep 'A fbeeldingstechnieken in de geneeskunde'

Drs. M. Stapper Ir. G. Sollie

H.M. van der Zanden

projektleider promovendus technische medewerker G.J.A. van den Boomen technische

medewerker

Projektgroep 'Servo-anesthesie'

Ir. J.A. Blom projectleider

Ir. P'J.M. Cluitmans promovendus

Drs. A.P. Meijler promovendus

Ing. P. Damman technische

S.H. Ypma

medewerker technische medewerker

Projektgroep 'Hulpmiddelen ten behoeve van gehandicapten' Ir. W.H. Leliveld Ir. J.G. Bosch Wang XU€! H.J.M. Ossevoort J.A.E.M. Couwenberg Externe promovendi: projectleider tijdelijk medewerker promovendus technische medewetker technische medewerker

ir. M.M.C. van den Berg-Lenssen (KHT-THE)

ir. J.J. Van der Aa (Florida) ir. A.F.M Verbraak (Rotterdam)

Kontaktadres:

Technische Hogeschool Eindhoven Sekretariaat EME

EH 3.05 Postbus 513

5600 MB Eindhoven. Telefoon (040) 473288.

Colofon

Kenmerk BMGT 86.093 Tekst:

Prof. dr. ir. Beneken ir. Blom drs. Stapper ir. Leliveld Redaktie: C. Selman Ontwerp:

H.

Bommelje Vormgeving en druk:

Stafgroep Reproduktie en fotografie Technische Hogeschool Eindhoven Technische Hogeschool Eindhoven Projektburo: Biomedische- en Gezondheidstechnologie Postbus 513 5600 MB Eindhoven Telefoon (040) 472008